Erschienen am: 14.04.2017, Ausgabe SPS-MAGAZIN Hannover Messe 2017

Forschungsprojekte für Industrie 4.0 im Mittelstand

Die Arbeit der Zukunft gestalten

Big Data, komplexe Maschinen und individualisierte Produkte steigern die Anforderungen an die Beschäftigten in produzierenden Unternehmen. Deshalb entwickelt das Technologie-Netzwerk it's OWL neue Lösungen, Forschungsansätze und Geschäftskonzepte für intelligente Produkte und Produktionsverfahren. Anwendungsbeispiele präsentieren 42 Unternehmen, Forschungseinrichtungen und Organisationen in Hannover auf dem OWL Gemeinschaftsstand.


Der Weg zur Industrie 4.0 ist für jedes Unternehmen unterschiedlich. "Technologisch sind viele Anwendungen möglich", sagt Prof. Dr. Roman Dumitrescu, Geschäftsführer it's OWL Clustermanagement. Allen gemein sei aber: "Der Mensch aber bleibt im Zentrum." Deshalb gelte es Assistenzsysteme, intuitive Bedienverfahren und neue Entwicklungsmethoden in die Unternehmen zu bringen - gerade in KMU. "Dabei gilt es, die Technologieakzeptanz zu fördern und die Beschäftigten einzubinden", so Dumistrescu weiter. "Das ist derzeit der Schwerpunkt unserer Aktivitäten bei it's OWL."

Neue Formen der Produktentwicklung

Die steigende Komplexität von Maschinen und Anlagen stellt neue Anforderungen an die Entwicklungsarbeit. Ingenieure entwickeln in weltweit verteilten Teams gemeinsam neue Produkte und Produktionsverfahren. Durch die Digitalisierung können bisher getrennte Unternehmensbereiche wie Vertrieb, Service oder Entwicklung effizient zusammenarbeiten. Das Fraunhofer IEM macht beispielsweise Technologien wie Augmented Reality (AR) für Unternehmen verfügbar. Dadurch können digitale Zusatzinformationen als virtuelle Objekte, Bilder oder Videos über eine Datenbrille in das Sichtfeld des Nutzers eingeblendet werden. Wie AR in der Produktentwicklung funktioniert, kann der Besucher auf der Hannover Messe am Beispiel der Entwicklung einer Industriezentrifuge erleben, die für die Produktion von Milch oder Apfelsaft eingesetzt wird. Sie wird bereits im Entwurfsstadium an ihren späteren Einsatzort angepasst. Eine Datenbrille projiziert aktuelle Entwicklungsentwürfe direkt an den späteren Verbauungsort. So erkennt der Vertriebsmitarbeiter vor Ort erforderliche Anpassungen und kann sie digital an sein Entwicklerteam weiterleiten. Korrekturschleifen in der Entwicklung können so stark reduziert werden und der Aufwand für Produktentwicklung, Test, Einbau und Inbetriebnahme verringert sich. Von der Bestellung einer neuen Zentrifuge bis zu ihrer Inbetriebnahme sparen Unternehmen künftig Zeit und Kosten.

Mensch und Maschine

Auch in anderen Unternehmensbereichen verändern Informations- und Kommunikationstechnologien die Arbeitswelt. So werden beispielsweise in der Produktion Tablets zur Unterstützung der Arbeitsabläufe oder Assistenzsysteme für komplexe Montagevorgänge eingesetzt. Auf der Hannover Messe demonstrieren Fraunhofer IOSB-INA und das InIT der Hochschule OWL an einem wandlungsfähigen Produktionssystem diverse Einsatzmöglichkeiten von mobilen Assistenzsystemen in der Fertigung: Eine SmartWatch steuert die OPC-UA-Module der Multi-Vendor-Anlage. Virtuelle Post-Its können per App auf einem Tablet oder Smartphone beispielsweise Fehlermeldungen dokumentieren und so die Anlagenwartung und den Betrieb vereinfachen. Und über eine Datenbrille wird der Mensch intuitiv und interaktiv mittels Augmented Reality-basierten Visualisierungen von Montageinformationen beim Arbeitsvorgang unterstützt. Eine Erleichterung für die Beschäftigten bietet auch das Unterfahr-FTS des Systementwicklers Torwegge. Das omnidirektionale Transportfahrzeug bewegt nicht nur bis zu sieben Tonnen schwere Lasten durch Produktions- und Logistikhallen, sondern navigiert auch selbstständig. Im Gegensatz zu vielen anderen FTS ist es mit einer eigenen Sensorik ausgestattet und nicht an eine induktive oder optische Spurführung gebunden. Die flache und kompakte Bauweise des fahrerlosen Transportsystems ermöglicht darüber hinaus das Unterfahren zahlloser individueller Transportplattformen und Aufbauten. Auf diese Weise kann das FTS von der Gitterbox über die Europalette bis hin zu sieben Tonnen schweren Einzelbauteilen alles bewegen, was in Lager- und Produktionshallen von A nach B transportiert werden muss

Arbeitswelt der Zukunft

Mit der zunehmenden Digitalisierung rücken die sozialen Aspekte der Arbeitsgestaltung in den Vordergrund. Wie werden sich Arbeitsplätze verändern? Wie müssen Beschäftigte qualifiziert werden? Und wie können Unternehmen und Beschäftigte den Veränderungsprozess gemeinsam angehen? In diesem Spannungsfeld setzt das Projekt "Arbeit 4.0 - Arbeiten in der digitalen Welt" an. Auf Grundlage von praktischen Erfahrungen werden Handlungsempfehlungen für Unternehmen entwickelt, um den Wandel der Arbeitswelt aktiv zu gestalten. Dazu werden in fünf Unternehmen Modellprojekte umgesetzt, in denen Management, Produktionsleitung, Personalabteilung, Beschäftigte, Betriebsrat und Gewerkschaften zusammenarbeiten. Beteiligt sind die Firmen Hettich, Miele, Phoenix Contact, Weidmüller und Diebold Nixdorf. Inhaltlich geht es beispielsweise um den Einsatz von Assistenzsystemen, interaktive Robotik und Technologieakzeptanz.

Industrie 4.0 im Mittelstand

Ein zweiter Schwerpunkt auf dem OWL-Gemeinschaftsstand sind Lösungen für die intelligente Produktion, die in den Projekten des Spitzenclusters entstanden sind, gemeinsam mit Partnern wie Beckhoff, Harting, KEB, Lenze, Phoenix Contact oder Weidmüller. Das Spektrum der Bausteine reicht von intelligenten Steuerungen und Antrieben über Data Analytics, durchgängiger Datennutzung und maschinellem Lernen bis zu kollaborativer Robotik. An Demonstratoren und in einer virtuellen Produktionsumgebung werden die Wirkungen der Lösungen veranschaulicht. Harting beispielsweise integriert und kombiniert flexible mechatronische Komponenten in modularen Fertigungslinien dynamisch durch einen Plug&Produce-Ansatz. Ein kollaboratives Robotiksystem dient als flexible Handhabungs- sowie Montagekomponente und erlaubt die Teil- oder Vollautomatisierung von anspruchsvollen Montageprozessen. Die Anpassung an neue Aufgaben kann interaktiv durch den Prozessexperten ohne aufwendig manuelle Programmierung durchgeführt werden. Neue robotergestützte Produktionsschritte integrieren sich dabei nahtlos in die prozessgesteuerte Laufzeitumgebung der Fertigungslinie. KEB präsentiert neue Ansätze für ressourceneffiziente Transportsysteme. Mit einem elektrischen Antriebs- und Steuerungssystem wird die Leistung für den Betrieb unterschiedlicher Aggregate individuell und bedarfsgerecht angepasst. In drei Größen abgestufte Achsmodule treiben einzelne Aggregate elektrisch an oder nehmen Energie im Generatorbetrieb auf. Das DC-gespeiste Hochvoltsystem ist in der Baubreite variabel und kann bis zu sieben Antriebseinheiten enthalten. Der Energieverbrauch sowie Größe und Gewicht der Aggregate werden reduziert. Die Reichweite und der Wirkungsgrad eingesetzter Energie steigen. Ressourcen von bis zu 30 Prozent können eingespart werden.